大河津分水（おおこうづぶんすい、大河津分水路）は、信濃川を新潟県燕市（分水地区）にて分流し、長岡市（寺泊地域）を経て日本海に注ぐ分水路である。 新信濃川とも呼ばれる。
全長は9.1km。川幅は分流点の分水側に設置されている大河津可動堰付近では約720mあるのに対し、河口付近では約180mとなっている。通常、川は河口へ向かうほど幅が広くなるが大河津分水では逆となっている。これは、河口付近2kmが山地となっているため掘削土砂量を減らすこと、及び川幅を狭め河床を急勾配にする事によって流速を早め、洪水時により多くの水を流すように設計したためである。
本川・分水分岐点には双方に堰を設けている。通常時は本川側の洗堰を開き、下流域の用水として毎秒270立方メートルまで流し、それ以上は可動堰から分水路に放流する。分流点より本川下流側が洪水の時には洗堰を閉じ、全水量を分水路から直接日本海に放流する。一方渇水時には可動堰を閉じ、全水量を洗堰から本川へ流す。
越後平野は古代において海面下にあり、信濃川や阿賀野川が運んでくる沖積土砂により低湿地として埋め立てられた沖積平野である。そのため川の水面よりも低い土地がかなりの面積を占め、ひとたび洪水が発生すると水がすぐに溢れ、しかも行き場のない水が容易に引かないという状態であった。
そこで享保年間に三島郡寺泊（現長岡市）の豪商、本間屋数右衛門らが江戸幕府に対し分水建設を請願したが、許可されなかった。1842年（天保13年）には幕府も計画調査を実施したが、莫大な費用及び周辺集落の反対により起工には至らなかった。この間にもたびたび大洪水が発生し、明治維新後の1869年に白根の庄屋、田沢与左衛門らが分水工事を越後府に請願。ようやく分水工事を行うことが決定し、1870年に工事が始められた。だが技術的な問題や地元の負担、及び水量の減少により河口部に立地する新潟港の維持が出来なくなる事を危惧した新潟町民等による反対運動や、これらの不満を糾合した一揆（悌輔騒動）が発生した。ついに1875年工事は中止になり、その替わりとして翌1876年信濃川河身改修事業に着手した。
しかし、この事業は堤防の改修によるものであったため抜本的な解消には至らず、1881年には田沢与一郎、田沢実入らが中蒲原郡白根（現新潟市南区）に信濃川治水会社を設立、分水工事再開のための運動を広め、1882年11月から翌年3月にかけて有栖川宮左大臣・岩倉具視右大臣に面会して、大河津分水工事の再開を請願した。そこに1896年7月22日、西蒲原郡横田村（現燕市横田）地内に於いて「横田切れ」と呼ばれる信濃川の破堤による空前の大水害が発生。破堤した距離は300メートルにも及び、被害面積は18,000ha、家屋流出は25,000戸、その水は遠く河口近くの新潟市にまで達するほどであり、分水建設の声は高まるばかりであった。ついに政府は重い腰を上げ、1909年に工事を再開することとなった。
当時東洋一の大工事と言われ、外国製及び国内製の最新掘削機を投入。採掘した土砂は2,880万立方メートルで、工事に携わった人はのべ1,000万人にも及んだ。
工事中には3回もの地滑りが発生し、特に3回目は掘削してきた分水路が土砂で埋まってしまうほどの大規模なものもあったが、13年後の1922年8月25日に分水路は完成し、通水した。
分水地点から河口まで約50kmある距離を約10kmまでに短縮したその流水エネルギーは想定以上に大きく、5年後の1927年6月24日には分水路の川底が掘られ自在堰の基礎下部に空洞が生じ陥没。信濃川本流の水が分水路に流れ込んだ結果、下流域へは殆ど流れなくなり、下流域の生活・農業用水及び当時盛んであった舟運に多大な影響を与えた。新たに赴任した青山士の指揮により直ちに補修工事を開始し自在堰は撤去され、可動堰の工事が進められた。1930年8月20日に洪水の危機が迫り、工事の主任技官の宮本武之輔が下流域の洪水を回避するため仮締切堤防を独断で破壊したという事がありながらも、工期を遅らせることなく1931年6月20日に延べ124万人が動員された可動堰が完成し補修工事が完了。漸く安定した運用が可能となった。
1996年には本流側の堰である洗堰の更新工事に着手し、2000年5月29日に完成。使用されなくなった旧洗堰は産業遺産として国の登録有形文化財に登録された。2003年には可動堰の改築事業に着手し、2011年11月に完成。通水式が行なわれた。
信濃川下流域の水量が減少したことにより、流域の改修工事も進められ、新たな土地が造成された。だが、土砂の供給が減った信濃川河口では海岸が浸食されて最大で400メートル後退し、各種護岸工事で食い止める必要を生じた。逆に、分水路から流れ出た土砂は、河口付近の海を埋めて砂浜を作り、陸地を広げていった。陸化の幅は、完成から50年間で最大650メートルに達した。
分水路の堤防には染井吉野が約3,000本植樹され、現在では日本さくら名所100選に選定され花見の名所として親しまれている。
分水路の分流点右岸側周辺は燕市分水地区の中心地に近く、桜の開花時期に開催される分水おいらん道中は主役のおいらん役に全国から応募者が集まる人気行事である。
河口左岸側周辺は長岡市寺泊地域の中心地に近く、海水浴場、佐渡汽船・両泊航路の高速船発着場がある寺泊港、海鮮品の市場風商店が立ち並ぶ「海のアメ横」などの観光スポットがある。また河口周辺の水域はハゼ、キス等の釣り客でにぎわう。